sábado, 25 de febrero de 2012

Piezoelecticidad.

La piezoelectricidad es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. Este fenómeno también se presenta a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma.



El nanogenerador es un generador de corriente eléctrica a escala nanométrica que funciona con vibraciones.
Básicamente, el nanogenerador funciona así: imagina dos capas finas de material, planas y paralelas. Una de ellas es lisa, pero la cara inferior de la otra está cubierta de “dientes de sierra”. Las dos capas están unidas por un haz de fibras de óxido de zinc (separadas unas de otras media micra), todas más o menos de la misma altura: las fibras están fijas a la capa lisa, y sus puntas encajan, libres, en los huecos del diente de sierra de la otra, como puedes ver en la figura:



Cuando sobre el generador incide una vibración mecánica, por ejemplo, ultrasonidos, la capa con dientes de sierra (que, recuerda, no está pegada a las fibras de óxido de zinc) vibra hacia arriba y abajo, doblando las fibras repetidamente (al ritmo de la onda ultrasónica). ¿Cómo se produce la energía eléctrica? Aquí está el secreto: las fibras de óxido de zinc son piezoeléctricas. Es decir, igual que el cuarzo en el reloj que llevas puesto, producen una corriente eléctrica cuando son deformadas.
Las dos láminas están unidas por un cable, de manera que la pequeña corriente eléctrica producida por cada fibra cuando se dobla puede circular por un circuito cerrado. Esta corriente puede entonces ser utilizada por la nanomáquina que acarrea el generador, siempre que reciba vibraciones suficientes para hacerlo funcionar



Hasta el momento, este material puede utilizarse para captar energía de vibraciones relativamente pequeñas, pero a una escala macro tiene un potencial enorme, pues muchas superficies que están sometidas a presión variable, como carreteras, plataformas de tren o pistas de baile pueden generar energía piezoeléctrica. Una de sus limitaciones, precisamente, ha sido la rigidez de estas fibras en su aplicación, pero los científicos de Bolton han desarrollado una estructura flexible que se presta a una variedad más amplia de usos.
El estudio calcula que este material puede generar un vatio de energía por metro cuadrado, teniendo una ventaja añadida: puede generar energía cuando no hay luz solar en un día lluvioso. Además, el siguiente gran reto de este estudio es la aplicación de la fibra para recoger energía de las mareas. Un gran paso si tenemos en cuenta que más del 70% de la superficie de la tierra es agua.

Imagina una tecnología que te permita cargar tu mp3 sólo con el movimiento que produces al caminar. O que cargar tu móvil con el viento, aparte de no tener que depender de la red eléctrica convencional, te permitiría tener cargado tu dispositivo electrónico a todas horas y a muy bajo coste. 
el IMRI ha creado una fibra flexible piezoeléctrica que aprovecha la energía de forma natural, es decir, el material crea la energía al moverse. Pero lo más novedoso es que a esta fibra se le está incorporando una fibra fotovoltaica-piezoeléctrica que es capaz de aprovechar también la energía solar.

Es un material inteligente capaz de cargar dispositivos electrónicos a través del movimiento o simplemente con el viento, el agua o la luz solar. 


http://tecnomagazine.net/2010/11/17/piezoelectricidad-en-el-futuro-los-pequenos-dispositivos-usaran-energia-biomecanica/
http://es.wikipedia.org/wiki/Piezoelectricidad
http://eltamiz.com/2007/04/08/nanogenerador-piezoelectrico/
http://twenergy.com/energia-electrica/la-fibra-piezoelectrica-un-material-inteligente-para-ahorrar-energia-355


Yolanda Ocampo Escobar 1B










 

viernes, 24 de febrero de 2012

QUITINA Y QUITOSANO

 En el presente nos encontramos de una manera sencilla la facilidad de producir dos polímetros en cuanto a sus posibilidades de aplicación, la quitina y el quitosano.

Quitina:

Se encuentra distribuida ampliamente por la naturaleza y después de la celulosa(material base del papel) es el segundo polisacárido en abundancia. 

Sus fuentes principales son:


  • El caparazón de muchos crustáceos 
  • Alas de insectos.
  •  Paredes celulares de hongos, algas. 

La producción industrial de la quitina se basa en el tratamiento de de las conchas de diversos tipos de crustáceos, debido a la facilidad de buscar estos materiales como desecho de las plantas productoras de estas especies.


Quitosano:

-  Se puede encontrar de forma natural en las paredes celulares de algunas plantas y hongos. 

-  Su fuente más importante a nivel industrial es la quitina, mediante un proceso de desatelización quimica o enzimatica permite producirlo a gran escala. 

-  Los procesos quimicos para obtener la quitina y el quitoseno son sencillos pero el tratamiento con alcance concentrado en altas temperaturas implica riesgos importantes para la naturaleza y el medio ambiente.



Aplicaciones

Existen muchas aplicaciones en diversas áreas del país:

- Agricultura: Son muchas las aplicaciones desarrolladas, destacan:

  • Recubrimiento de semillas con películas de quitosano.
  • Sistemas de fertilizantes para las plantas. 
  • Agente bactericida y funguicida para la protección de las plantas .

- Medicina: 
En forma de muchos productos médicos como:



  • Producción de suturas quirúrgicas partir de la quitina. 
  • Producción de gasas y vendajes mediante el quitosano.
  •  Cremas bactericidas para curar las quemaduras. 






- Tratamiento de aguas: 


Es una de las actividades más importantes debido a que el quitosano y la quitina son sustancias que no contaminan demasiado. 
Usos:

  • Pesticidas en soluciones acuosas. 
  • Coagulante para aguas residuales. 
  • Filtración y depuración de las aguas.
  •  Mejora la floculación.
  • El quitosano ayuda en la captura de metales pesados.


- Cosméticos.
  • Cápsulas para adelgazar.
  •  Aditivo bactericida en jabones, champúes, cremas.
  • Agente hidratante para la piel para evitar su sequedad.


- Biosensores

  • Sensor para la glucosa en la sangre humana: se encarga de inmovilizar la glucosa a través del quitosano. 
  • Sensor para la detención de fenoles en aguas de desecho en plantas industriales: se encarga de inmovilizar la tirosinasa. 
  • Sensores para la inmovilización de nanoparticulas especialmente ordenadas. 


BIBLIOGRAFIA:

POLIESTIRENO

El poliestireno es un plástico que se obtiene por un proceso llamado polimerización, consiste en la unión de muchas moléculas pequeñas para formar moléculas muy grandes.
La sustancia que se obtiene es un polímero y los compuestos sencillos de los que se obtiene se llaman monómeros. Es un solido vítreo por debajo de los 100ºC, por encima de esta temperatura es procesable y se le puede dar múltiples formas.


PROPIEDADES DEL POLIESTIRENO.

 - Posee cierta elasticidad
 - Posee cierta resistencia al ataque químico.
 - Buena resistencia mecánica.
 - Buena resistencia térmica y eléctrica.
 - Tiene baja densidad.
 - Es un polímero termoplástico.
 - A las fuerzas intermoleculares son muy débiles.
 - Al calentarse pueden moverse y el polímero puede modelarse.

Podemos enccontrar varios TIPOS de poliestireno que son :
  1.  Poliestireno extendido : es un material plástico celular y rígido fabricado a partir de perlas preexpandidas de poliestireno expansible, que presenta una estructura cerrada y rellena de aire. PROPIEDADES: ligero, aunque resistente; de color blanco; excelente aislamiento térmico.
  2. Poliestireno extruido :es una espuma plástica obtenida de la extrusión de la mezcla fluida de poliestireno y un gas espumante. PROPIEDADES : valores de conductividad térmica muy bajos; valores de resistencia térmica muy altos; muy baja absorción del agua y prestaciones del agua muy altas.
  3. Poliestireno estirado : espuma de poliestireno utilizada en aislamientos termicos por su estructura de celdas cerradas.
  4. Poliestireno modelado : espuma de poliestireno utilizada en aislamientos acusticos por su estructura de celdas abiertas.

TRANSFORMACIONES DEL POLIESTIRENO.




  • Extrusión: polímero es calentado y empujado por un tornillo sin fin por un orificio en forma de tubo.
  • Inyección: el polímero se funde con calor y fricción y se introduce en un molde frío donde el plástico solidifica.
  • Extrusión con soplado: se extrusiona un tubo de plástico que se introduce en un molde que se cierra alrededor del plástico. se introduce aire dentro del tubo de plástico y este se ve obligado a tomar la forma del molde.
APLICACIONES DEL POLIESTIRENO

  1. Por inyección : para carcasas, instrumental medico, tapones de botellas, contenedores, etc.
  2. Por soplado : para botellas, contenedores y partes del automóvil.
  3. Por extrusión : para películas protectoras, reflectores de luz y cubiertas de construcción
  4. Extrusion y termoconformado : para interiores de frigorificos, equipajes, embalajes de alimentos.











BIBLIOGRAFIA:

Blanca Fernández García Nº10 1.B
                                                                             

jueves, 23 de febrero de 2012

EL NITINOL.

El nitinol, una de las aleaciones con memoria más conocida, es una aleación de níque y titanio que presenta propiedades como alta resistencia a la corrosión o de memoria de forma espectacular. Ésta se manifiesta cuando, después de una deformación plástica, el material recupera su forma tras un calentamiento suave, produciéndose después de la deformación una recuperación de forma.

       Tipos de desplazamientos:
El más común consiste en el desplazamiento de átomos de sus posiciones de equilibrio, mediante un proceso conocido como difusión, para adoptar una nueva estructura más estable en las condiciones de presión y temperatura a las que se encuentra el material, suele producirse de forma lenta.

Las aleaciones con memoria de forma sufren también una transición de fase que se produce mediante un movimiento cooperativo de un gran número de átomos, los cuales sufren desplazamientos muy pequeños de sus posiciones. Puesto que no existe difusión de átomos esta transformación es muy rápida y recibe el nombre martensíticas.

-En un proceso típico de transformación con memoria de forma, donde la pieza se enfría desde el estado de austenita (cuando el material se calienta y vuelve a la estructura recordada) para transformarla en martensita (la aleación se puede doblar y dar forma con facilidad, donde se ensancha.) En esta fase el material es maleable y se deforma fácilmente, cambiando de forma. Si el calentamiento es superior a la de transformación el objeto vuelve a su forma original, produciendo una unión muy hermética y resistente sin necesitad de realizar acoplamientos mecánicos, siendo este proceso de uniones simple y muy fiable.

Aplicaciones:

Las aplicaciones fundamentales, que coinciden con las propiedades y características más importantes son: la súper elasticidad, la recuperación de la forma por calentamiento y la velocidad de respuesta.


Como material súper elástico, se puede utilizar en el campo de la medicina, para mantener permeabilidad de vasos sanguíneos, o dispositivos para oclusión de defectos cardiacos, prótesis biomédicas o, fuera del ámbito médico se puede usar en monturas de gafas o antenas.


La velocidad de respuesta es muy variable: debido a que se contraen muy rápido, en menos de un segundo cuando las temperaturas son altas o llega a cierta temperatura de activación definida en fábrica, que es lo contrario de lo que ocurre cuando se calienta un metal estándar, en cambio para relajarse de nuevo necesitan enfriarse, lo cual depende de la temperatura ambiente y puede tardar el doble o el triple de tiempo que para contraerse.
Es capaz de levantar miles de veces su propio peso; se mueve suave y silenciosamente, y de manera similar a los músculos reales.


El calentamiento del material se obtiene mediante la circulación de una corriente eléctrica a través del mismo, de este modo el nitinol transforma el calor inducido en movimiento mecánico.

Con este video ejemplo se pueden ver las aplicaciones y características del nitinol:

BIBLIOGRAFÍA
http://es.wikipedia.org/wiki/Nitinol

http://www.soygik.com/nitinol-metal-con-increible-memoria/
María Jesús Escudero Provencio.

sábado, 4 de febrero de 2012

Siliceno.

- Ya hemos oído hablar sobre el grafeno, ese tejido de un solo átomo de grosor conseguido mediante el carbono. Ahora le toca el turno al siliceno, un nuevo material destinado a revolucionar el mundo de los microcomponentes.



CARACTERÍSTICAS

- Presenta una estructura sólida.
- Tiene la misma forma que el grafeno, la de panel de abeja.
- Comparte gran parte de las propiedades electrónicas del grafeno.
- Está formado por átomos de silicio.

ORIGEN

- Los científicos buscan aun un proceso industrial para producirlo masivamente, de llegar a encontrarlo podría sustituir al grafeno.
Hasta no hace mucho se creía que el futuro de los materiales microelectrónicos estaba en manos del grafeno, pero muchos investigadores dieron con el siliceno.

- En 2007, Lock Lew Yan Voon y Gian Guzmán, ambos pertenecientes de la Write State University en Dayton(Ohio) buscaron crear un material parecido al grafeno, pero que en vez de átomos de carbono emplease átomos de silicio para su estructura.
La idea era muy bueno, ya que este material denominado siliceno por analogia con el grafeno, seria compatible con los componentes electronicos de los chips de la actualidad. Pero había un problema, por si solo el siliceno no era capaz de formar este tipo de estructura, ya que no tiene el tipo de enlaces del grafeno de forma natural.

- El primer tipo de siliceno segun Antoine Fleurence, se consiguió depositando los átomos de silicio sobre una superficie de metal que hacia de soporte. Y de esa manera, observaron que tenia la misma estructura que el grafeno.

- Por otro lado el francés Guy Le Lay, de la Universidad de Provence en Marsella se encuentra muy cerca de conseguirlo, no han sido capaces de desarrollar laminas delgadas de siliceno, pero si barras solidadas, que muestran la estructura hexagonal buscada.



ACTUALIDAD

- Este material se está convirtiendo en la estrella del momento, algo que era de esperar dado sus características especiales. Según ha explicado Le Lay en el ultimo congreso de la American Physical Society , el siliceno no solo tiene una estructura parecida al grafeno, también posee parte de sus propiedades electrónicas.

- Mediante diferentes técnicas se ha observado que posee una estructura de bandas electrónicas, en las que los electrones se mueven velozmente por su interior. Los experimentos realizados hasta la fecha demuestra que puede reunir en un mismo material las características del grafeno con la compatibilidad de los materiales semiconductores actuales.

- Si se lograra conseguir un proceso industrial adecuado para producir siliceno en grandes cantidades y a un coste bajo, seguramente reemplazaría al grafeno en parte de sus aplicaciones.

BIBLIOGRAFÍA.
http://www.neoteo.com/siliceno-el-nuevo-grafeno
http://www.abc.es/20110330/ciencia/abci-siliceno-nuevo-material-puede-201103301027.html
http://www.elpais.com/articulo/Pantallas/Grafeno/siliceno/nuevos/materiales/tecnologia/elpepirtv/20110418elpepirtv_1/Tes

Arancha Jiménez 18 1ºB

viernes, 3 de febrero de 2012

Nitruro de silicio.

El nitruro de silicio es el material dominante para los usos de la cerámica estructurales en ambientes de alta tensión mecanica y térmica.

Sus características:

   - El único material conveniente para alta tensión mecánica a temperatura ambiente y a temperaturas elevadas.
 - Buena resistencia a la oxidación y al desgaste a altas temperaturas.
 - Alta resistencia al choque térmico.
 - Resistencia excelente a la abrasión y a la corrosión.
 - Baja densidad.
 - Baja inercia.
 - Se fabrica en materias primas abundantes.





                   Formación cristalográfica del nitruro de silicio
                                                 



Aplicaciones del nitruro de silicio.

El nitruo de silicio es el material principalmente utilizado para los componentes en motores de ultima tecnología, diesel y de turbina de gas. La gama de piezas de ceramica potencialmente útiles incluye componentes estructurales estáticos y los dinámicos como los rotores del turbo.
El primer uso comercial de la cerámica de nitruro de silicio para los usos  motores de los automóviles estaba en los calentadores  para reducir los tiempos de encendido del motor para los motores de diesel ligeros. Más recientemente, los calentadores de nitruro de silicio se han estado instalando en motores similares. Estos calentadores también reducen emisiones y ruidos del motor.
La ventaja principal es la baja densidad del material y por lo tanto un momento de baja inercia, que conduce a una respuesta más rápida del motor y una disminución del retraso del turbo. 
Las levas del nitruro de silicio se han introducido en los motores diesel debido a su funcionamiento superior frente al desgaste. Una de las ventajas adicionales es la eliminación o reducción de la necesidad de lubricación forzada y de los costosos canales de lubricación. 
La baja inercia de estos permite que el motor coja mayor velocidad hasta 1000 RPM. 
También el uso de las válvulas de cerámica permite  la posibilidad de aumentar la eficiencia del consumo de combustible reduciendo la carga del resorte.
El campo de los motores de turbina de gas es una tecnología en la cual el servicio de cerámica del nitruro de silicio se puede utilizar como material. Una de las características de este motor es la capacidad de funcionar a una temperatura de 1375 ºC y los únicos materiales de poder trabajar bajo esas condiciones son cerámicas de nitruro de silicio. 
En otros usos, los cojinetes del nitruro de silicio se han encontrado que ofrecen un funcionamiento excelente.




                                     Bolas de  nitruro de silicio
Bibliografia:

                                 Blanca Fernández García 1ºB    Nº10

COLTÁN :

Es un mineral. Pero no es un mineral cualquiera. Este compuesto, formando por una mezcla de Tántalo y Columbita es muy apreciado en nuestra era.
Su utilidad: muy resistente a los ácidos y transmite la electricidad velozmente (conduce 80 veces más que el Cobre) y soportando grandes cargas, por esto, se utiliza en casi todos los circuitos de los componentes electrónicos

Es utilizado en casi la totalidad de dispositivos electrónicos: teléfonos móviles, GPS, satélites artificiales, armas teledirigidas, televisores de plasma, videoconsolas, ordenadores portátiles, PDAs, MP3, etc. Es escaso en la naturaleza y en el Congo, concretamente en Ruanda donde se encuentra el 80% de su producción mundial.

El coltan es fundamental para el desarrollo de nuevas tecnologías. Esto es debido a sus singulares propiedades, tales como superconductividad, carácter ultrarrefractario(minerales capaces de soportar temperaturas muy elevadas), ser un capacitor(almacena carga eléctrica temporal y la libera cuando se necesita), alta resistencia a la corrosión y a la alteración en general.


Para obtener una idea mas concreta de este mineral basta con imaginar que para obtener igual conductividad un cable de cobre es 100 veces mas grande que uno de coltán. Sin la utilización del coltan seria imposible imaginar los teléfonos de tamaño reducido que se comercializan en la actualidad.
La República Democrática del Congo posee el 80% de las reservas mundiales estimadas de coltan, este mineral está considerado altamente estratégico y por ello se entiende que exista una guerra en el Congo desde 1998.
Ruanda y Uganda, han sido acusados en varios informes internacionales, del expolio y tráfico de estas riquezas minerales del Congo. Siendo varios países occidentales los principales beneficiarios, la ayuda económica y militar continúa durante el conflicto. Se firmaron planes de apoyo y cooperación entre Estados Unidos y estos dos países, los cuales además de enriquecerse con el tráfico del mineral, vieron cómo parte de sus deudas externas fueron canceladas y se los consideró como modelos de desarrollo económico de la región.



Aunque ha salido a la luz el problema socioeconómico, medioambiental y político relacionado con la mala explotación y comercialización de esta materia prima, la crisis ligada a su extracción todavía continúa, y los estudios científicos sobre el coltán son aún insuficientes. Una clara prueba de ello se evidencia al realizar una búsqueda en la base de datos científica, SCI/web of science, comparando el número de artículos científicos relativos a los términos columbita, tantalita y coltán. Los resultados obtenidos revelan que, mientras que existen 183 referencias sobre tantalita y 474 sobre columbita, solamente hay un único artículo científico referido al coltán realizado en 2002. Este dato es especialmente relevante si se considera que estudios mineralógicos y geoquímicos detallados sobre muestras de coltán de distintas áreas permitirían servir de herramienta para identificar los afloramientos geológicos de procedencia y ayudar así a controlar su tráfico ilegal.
Allí, los trabajadores son reclutados para extraer coltan en minas a cielo abierto. Trabajan de forma artesanal y en régimen de semiesclavitud. Muchos de ellos son niños.
Esas minas han provocado desastres medioambientales con gravísimas repercusiones en la fauna local de especies protegidas (gorilas, elefantes), en ecosistemas como el Kahuzi Biega National Park o la Reserva de Vida Salvaje de Okapi, reconocidos por la Unesco como Patrimonio de la Humanidad.

Pero las minas también producen graves problemas de salud asociados con los arcaicos e infrahumanos métodos de explotación. Además, el coltan puede desprender radioactividad, lo que es causa de enfermedades irreversibles entre los trabajadores.




http://es.globedia.com/coltan-mineral-estrategico
http://www.lareserva.com/home/el_coltan_mineral_usado_en_nuevas_tecnologias
http://www.ojocientifico.com/2011/10/06/coltan-crea-tecnologia-y-destruye-vidas
http://www.peatom.info/3y3/ciencia/14166/la-guerra-por-el-coltan-el-nuevo-oro-estrategico-y-negro/

Yolanda Ocampo Escobar  1B 23º

Nuevos materiales, mejor calidad de vida.

Los materiales inteligentes podrán replicarse y repararse así mismos, e incluso, si fuera necesario, autodestruirse, reduciéndose con ello los residuos y aumentando su eficiencia. Entre los materiales inteligentes que se están investigando se encuentran los músculos artificiales o los materiales que "sienten" sus propias fracturas.



Lentilla con circuitos integrados.

Se han creado unas lentillas que tienen un microchip electrónico y además un zoom incorporado que aumentará la visión de los objetos enfocados.

Todo esto, gracias a unos circuitos integrados que generarán imágenes de alta resolución directamente en el ojo. Así el usuario verá con él una imagen suspendida en el aire que luego podría superponerse sobre el mundo exterior. 



Las lentillas funcionarían gracias a unas células solares incorporadas y un recibidor de radiofrecuencia inalámbrico y por tanto, nos convertiríamos en nuestras propias pantallas andantes.


 Las aplicaciones de las lentillas son muchas:


·       Pilotos y conductores podrán ver la velocidad y consumo de su vehículo en su campo de visión o servir como asistente para el conductor a modo de navegador GPS (mediante geolocalización).

·        En el mundo de los videojuegos, podrían llevar realidades a una nueva dimensión.

·        Podrán ser utilizadas para navegar por Internet y tener acceso a información de lo que estamos viendo, leer las noticias o los correos electrónicos sin necesidad de tener ningún dispositivo.
  
·        Tendrás los rostros de todos tus conocidos en los ojos, por lo que nunca olvidarás un nombre y tampoco te perderás cuando conduzcas.
·        Usos médicos, como la conexión a biosensores para suministrar información sobre niveles de glucosa y lactosa… etc.
·        Puede recibir información procedente de ordenadores y proyectarla directamente en nuestros ojos.


      Uno de los problemas es que el ojo humano solo está preparado para enfocar objetos situados a
varios centímetros de distancia. Ahora están trabajando en
adaptar estas lentillas para acortar la distancia focal, ya
que sino las imágenes serían percibidas de forma borrosa.
Para solucionar este problema, se han incorporado un
conjunto de lentes de Fresnel en el dispositivo que son,
mucho más finas y planas que las convencionales, han sido
utilizadas para proyectar imágenes en la retina.

      
Por el momento, la lentilla contiene solo un píxel, pero los investigadores pretenden en un futuro poder utilizar cientos, lo cual  permitirá aumentar gradualmente la calidad de la información, las imágenes y calidad que se puedan transmitir sobre nuestra visión y conseguir una mejor calidad. 




BIBLIOGRAFÍA



María Jesús Escudero Provencio. Nº9